SK50852009U1

SK50852009U1 - Varistor overvoltage protection with compact thermal disconnecter

Info

Publication number: SK50852009U1
Application number: SK50852009U
Authority: SK
Inventors: Jaromir Suchy
Original assignee: Saltek S R O
Priority date: 2009-03-30
Filing date: 2009-11-02
Publication date: 2010-04-07
Also published as: CZ19812U1; SK5544Y1

Abstract

Varistor surge protection with a compact thermal disconnector consists of varistor (1) inserted into the space defined by walls of the contact plate (4) shaped in the form of horizontal letter U. Varistor (1) at least by one side wall is accomplished to one side surface contact plate (4). At the same time at bending place of the contact plate (4) is created a space for inserting tense hard spring (6), which relies on one end of an insulating pad forming a supporting surface (5) and the other end is in contact with the lower end of the rod (7) of insulating material. Rod (7) is in free contact by the upper end to the underside of the connecting metal strip (9), which is electrically bonded to a printed circuit board (10), which forms one pole of the power supply. The other end (8) of the connecting metal strip (9) is by low-melting solder electrically conductive and thermally coupled to the outer surface of the contact plate (4). To the contact sheet is also electrically connected a connection pin (2.1) of the varistor (1). Simultaneously, the second outlet (2.2) of the varistor (1) is electrically conductive connected to the plate (10) of the PCB, which forms the second pole of the power supply.

Description

Technické riešenie sa týka varistorovej prepäťovej ochrany s kompaktným tepelným odpojovačom, tvorené varistorom vybaveným tepelným odpojovačom s malými priestorovými nárokmi, predovšetkým pre použitie v domových zásuvkách.The technical solution relates to a varistor overvoltage protection with a compact thermal disconnector, consisting of a varistor equipped with a thermal disconnector with low space requirements, especially for use in house sockets.

Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Doterajšie technické riešenia vychádzali z takého konštrukčného usporiadania, že varistorová prepäťová ochrana je tvorená varistorom zapojeným v sérii s tepelnou poistkou, pôvodne určenou predovšetkým pre ochranu elektrotepelných spotrebičov pred prehriatím, umiestnenou tak, aby bola v kontakte s telom varistora. Zapojenie s tepelnou poistkou, má nevýhodu v tom, že tepelná poistka nemá dostatočnú skratovú odolnosť a odolnosť proti impulzným prúdom. Po zaťažení takto vytvoreného tepelného odpojovača skratovým prúdom môže dôjsť k explózii a následnému požiaru. Zaťaženie vysokým impulzným prúdom môže viesť k zváraniu odpojovacích kontaktov poistky, čím tepelná poistka stratí svoju funkciu.The prior art solutions were based on such a construction arrangement that the varistor overvoltage protection consists of a varistor connected in series with a thermal fuse, initially intended primarily to protect the electrothermal appliances against overheating, positioned so as to be in contact with the varistor body. Wiring with a thermal fuse has the disadvantage that the thermal fuse does not have sufficient short-circuit and pulse current resistance. Explosion and subsequent fire can occur after the short circuit current has been exposed to the thermal disconnector. A high pulse current load can lead to welding of the fuse disconnect contacts, whereby the thermal fuse loses its function.

Iné známe technické riešenie využíva ku konštrukcii tepelného odpojovača pevného kontaktného pliesku v tvare, ktorý dlhšou stranou prilieha na jednu stranu varistora, zároveň je k nemu elektricky pripojený jeden vývod varistora. Ku kratšej strane pevného kontaktného pliesku je pripájaný cínovou spájkou s nízkym bodom tavenia pohyblivý kontakt, ktorý je zároveň pomocou lanovaného vodiča pripojený k fázovému alebo nulovému prívodu. Na kontaktný pliesok zároveň pôsobí ťahom pružina, ktorá je po zahriatí varistora, odtrhne kontaktný pliesok a odpojí varistor od napájacej siete. Nevýhodou tohto riešenia je priestorovo neurčitý stav po odpojení kontaktného pliesku, kedy v dôsledku vibrácií môže dôjsť k opätovnému nežiaducemu pripojeniu varistora s napájaním a tým ďalšiemu ohrevu varistora.Another known technical solution utilizes a fixed contact plate in the form of a long contact side of the varistor with a longer side of the varistor, at the same time being electrically connected to one of the varistor terminals. A tin solder with a low melting point is connected to the shorter side of the fixed contact plate, which is also connected to a phase or neutral supply via a stranded wire. At the same time, the contact plate is pulled by a spring which, after the varistor has been heated, tears off the contact plate and disconnects the varistor from the mains. The disadvantage of this solution is the spatially indeterminate state after disconnection of the contact plate, where, due to vibrations, the undesired connection of the varistor with power supply and thus further heating of the varistor can occur.

Podstata technického riešeniaThe essence of the technical solution

Uvedené nedostatky odstraňuje varistorová prepäťová ochrana tvorená varistorom s kompaktným tepelným odpojovačom.These drawbacks are eliminated by a varistor overvoltage protection consisting of a varistor with a compact thermal disconnector.

Podstatou nového riešenia je, že varistorová prepäťová ochrana s kompaktným tepelným odpojovačom je tvorená kontaktným plechom, tvarovaným v tvare ležatého U, ktorý je svojou jednou hornou hranou pripevnený k doske plošných spojov. V tomto kontaktom plechu je umiestnený varistor tak, že najmenej jednou bočnou plochou dosadá na najmenej jednu vnútornú plochu kontaktného plechu a teplo vzniknuté zahriatím varistora, je prenášané do kontaktného plechu. Jeden vývod varistoru je elektricky vodivo prepojený s vonkajšou plochou tvarovaného plechu. Druhý vývod varistora je elektricky vodivo pripojený na dosku plošného spoja. Doska plošného spoja je cez kovový pásik vedená väčšinou cez ohybovú časť kontaktného plechu nízko taviteľnou spájkou elektricky pripojená k vonkajšej strane kontaktného plechu. V ohybovej časti tohto kontaktného plechu je umiestnená predpätá tlačná pružina, ktorá jednou stranou dolieha na opornú plochu a druhým koncom je v kontakte so spodnou stranou tyčky z izolačného materiálu. Tyčka svojim horným koncom silovo pôsobí na spodnú stranu prepojovacieho kovového pásiku tak, aby sa pri neprístupnom vysokom zahriatí varistora spájka roztavila a elektrická väzba s kontaktným plechom bola prerušená. Doska plošného spoja, kontaktný plech a izolačná podložka sú mechanicky spojené.The essence of the new solution is that the varistor overvoltage protection with a compact thermal disconnector is formed by a contact plate shaped in the form of a horizontal U, which with its one upper edge is attached to the printed circuit board. A varistor is disposed in the sheet metal contact so that the at least one side surface abuts the at least one inner surface of the contact sheet and the heat generated by the heating of the varistor is transferred to the contact sheet. One varistor outlet is electrically conductively connected to the outer surface of the formed sheet. The second outlet of the varistor is electrically conductively connected to the printed circuit board. The printed circuit board is electrically connected to the outside of the contact plate by means of a low-melting solder through a metal strip, mostly through the bending portion of the contact plate. A biasing compression spring is provided in the bending portion of this contact plate, which bears one side against the support surface and the other end contacts the underside of a rod of insulating material. With its upper end, the rod exerts a force on the underside of the interconnecting metal strip so that the solder melts and the electrical connection to the contact plate is broken when the varistor is not accessible to a high temperature. The printed circuit board, the contact plate and the insulating pad are mechanically connected.

Vo výhodnom uskutočnení má prepojovací kovový pásik tvar L a je vytvorený z lanovaného vodiča, ktorého konce sú ukončené pevnou časťou.In a preferred embodiment, the interconnecting metal strip is L-shaped and is formed of a stranded conductor whose ends are terminated by a fixed portion.

Vo väčšine aplikáciách je dlhšia strana prepojovacieho kovového pásiku a druhý vývod varistora zapojený do dosky plošného spoja, ktorý zároveň tvorí prívod prúdu.In most applications, the longer side of the interconnecting metal strip and the second varistor terminal are connected to the printed circuit board, which also forms the power supply.

V inom možnom uskutočnení je prepojovací pásik tvorený z pružne tvrdého kovu. Pásikom z bimetalu alebo zo zliatiny kovov s tvarovou pamäťou.In another possible embodiment, the interconnecting strip is formed of a resiliently hard metal. Bimetal strip or shape memory metal alloy.

V ďalšom možnom uskutočnení je prepojovací kovový pásik tvorený pásikom z bimetalu alebo zo zliatiny kovov s tvarovou pamäťou.In another possible embodiment, the interconnecting metal strip is formed from a bimetallic or shape memory metal alloy strip.

V jednom z možných uskutočnení je oporná plocha pre dosadnutie tlačnej pružiny, tvorená výčnelkom, ktorý je vytvorený na kontaktom plechu. V inom prevedení môže byť oporná plocha tvorená izolačným materiálom časťou telesa domovej zásuvky.In one embodiment, the abutment surface for the abutment of the compression spring is formed by a protrusion formed on the metal contact. In another embodiment, the support surface formed by the insulating material may be part of the housing of the home drawer.

Vo väčšine aplikácií je puzdro varistorového zvodiča uzavreté krytom.In most applications, the varistor arrester housing is closed by a cover.

Konštrukčné usporiadanie varistorovej ochrany s kompaktným tepelným odpojovačom podľa vynálezu zaisťuje lepší tepelný prenos z tela varistora pomocou kontaktného plechu tvarovaného do U, preto tepelný odpojovač, pri neprístupné vysokom zahriati varistora, odpojuje varistor v kratšom čase, než existujúce riešenie. Konštrukčné riešenie neobmedzuje prierez prepojovacieho pásika, čím umožňuje prenos výrazne väčších impulzných a skratových prúdov.The design of the varistor protection with a compact thermal disconnector according to the invention provides better heat transfer from the varistor body using a U-shaped contact plate, therefore the thermal disconnector, inaccessible to high varistor heating, disconnects the varistor in a shorter time than the existing solution. The design does not limit the cross-section of the interconnecting strip, thus allowing the transmission of significantly larger pulse and short-circuit currents.

Prehľad obrázkov na výkreseOverview of the figures in the drawing

Technické riešenie bude bližšie vysvetlené pomocou výkresu, kde na obr. 1 je príklad prevedenia varistorovej prepäťovej ochrany s kompaktným tepelným odpojovačom, na obr. 2 je detail uloženia tlačnej pružiny opierajúcej sa o výčnelok a na obr. 3 je domová zásuvka s namontovanou varistorovou prepäťovou ochranou s kompaktným tepelným odpojovačom. Na obr. 4 je uvedený detail kontaktného plechu.The technical solution will be explained in more detail by means of the drawing, where in FIG. 1 is an example of an embodiment of a varistor overvoltage protection with a compact thermal disconnector; FIG. 2 is a detail of the bearing of the compression spring supported on the projection; and FIG. 3 is a house socket with a mounted Varistor Surge Protector with a compact thermal disconnector. In FIG. 4 shows a detail of the contact plate.

Príklad technického riešeniaExample of technical solution

Varistorová prepäťová ochrana s kompaktným tepelným odpojovačom podľa obr. 1 je tvorená varistorom 1 vloženým do priestoru vymedzeného stenami kontaktného plechu 4 tvarovaného v tvare ležatého písmena U, pričom varistor 1 najmenej jednou bočnou stenou dolieha na najmenej jednu bočnú plochu kontaktného plechu. Zároveň je v ohybe kontaktného plechu 4 vytvorený priestor pre vloženie predpruženej tlačnej pružiny (i Tlačná pružina 6 sa jedným koncom opiera o izolačnú podložku tvoriacu opornú plochu 5 a druhým dolieha na tyčku 7 z izolačného materiálu, ktorá tak vytvára silu pôsobiacu na prepojovací kovový pásik 9 v tvare L.The varistor overvoltage protection with the compact thermal disconnector of FIG. 1 is formed by a varistor 1 inserted in the space delimited by the walls of the U-shaped contact plate 4, the varistor 1 abutting at least one side surface of the contact plate by at least one side wall. At the same time, there is a space for insertion of a pre-springed compression spring in the bending of the contact plate 4 (i) The compression spring 6 bears on one end on an insulating pad forming a support surface 5 and on the other bears on a rod 7 of insulating material. L-shaped

Prepojovací kovový pásik 9 je koncom dlhšej strany elektricky spojený s jedným pólom prívodu prúdu, ktorý nie je na výkrese zakreslený, koniec 8 kratšej strany je nízko taviteľnou spájkou elektricky vodivo a tepelne spojený s vonkajšou plochou kontaktného plechu 4 . K tomuto kontaktnému plechu 4 je zároveň elektricky pripojený jeden vývod 2.1 varistora 1,.The interconnecting metal strip 9 is electrically connected to one pole of the power supply not shown in the drawing by the end of the longer side, the end 8 of the shorter side being electrically conductive by a low-melting solder and thermally connected to the outer surface of the contact plate 4. At the same time, one outlet 2.1 of the varistor 1 is electrically connected to this contact plate 4.

V danom príklade je tento jeden vývod 2.1 pripevnený ku kontaktnému plechu 4 u jeho otvoreného konca avšak je možné ho ku kontaktnému plechu 4 pripojiť v podstate v ktoromkoľvek mieste, okrem bodu, kde je pripájaný vývod prepojovacieho kovového pásika 9. Druhý vývod 2.2 varistora 1 je elektricky pripojený k druhému pólu prívodu prúdu, ktorý nie je na výkrese zakreslený. Doska 10 plošného spoja je tu mechanicky prepojená s vytvorenou zostavou pomocou úchytu 12. Ako jedno z mnoho riešení je napríklad tento úchyt 12 pripájaný k doske 10 plošných spojov, čím sa zostava varistora 1 a kompaktného tepelného odpojovača, tvoreného kontaktným plechom 4 predpätou tlačnou pružinou 6, tyčkou 7 a prepojovacím kovovým pásikom 9, uchytí k doske 10 plošného spoja.In the example, this one terminal 2.1 is attached to the contact plate 4 at its open end, but it can be connected to the contact plate 4 at virtually any location except at the point where the connecting metal strip 9 terminal is connected. The second terminal 2.2 of the varistor 1 is electrically connected to a second pole of a power supply not shown in the drawing. The printed circuit board 10 is here mechanically coupled to the formed assembly by means of a grip 12. As one of many solutions, for example, this grip 12 is attached to the printed circuit board 10, thereby making the varistor 1 and compact thermal disconnector assembly formed by contact plate 4 biased by compression spring 6. , a rod 7 and a connecting metal strip 9, fastens to the circuit board 10.

V prípade poruchy varistora 1 a jeho neprípustného zahriatia a prekročenia teploty tavenia nízko taviteľnou spájkou dôjde potom silovým pôsobením horného konca tyčky 6 na spodnú stranu prepojovacieho pásika 9, k vychýleniu prepojovacieho pásika 9 z pôvodnej polohy a rozpojenia kratšej strany prepojovacieho kovového pásika 9 od kontaktného plechu 4 a prerušenia elektrickej väzby s kontaktným plechom 4 a tým k odpojeniu varistora od i prívodu prúdu.In the event of failure of the varistor 1 and its inadmissible heating and the melting temperature of the low-melting solder to be exceeded, the upper end of the rod 6 exerts a force on the underside of the interconnecting strip 9, deflecting the interconnecting strip 9 from its original position and detaching the shorter side of the interconnecting metal strip 9 from the contact plate. 4 and breaking the electrical connection with the contact plate 4 and thereby disconnecting the varistor from the power supply.

Na obr. 2 je uvedený detail uloženia prednapnutej tlačnej pružiny 6 opierajúcej sa na jednej strane o výčnelok 11. kontaktného plechu 4 tvarovaného v tvare písmena U, ktorá druhou stranou dolieha na tyčku 7 z izolačnej hmoty. Výčnelok je tu teda vo funkcii opornej plochy 5.In FIG. 2 shows a detail of the mounting of a pre-tensioned compression spring 6 supported on one side by a protrusion 11 of a U-shaped contact plate 4, which on the other side bears on a rod 7 of insulating material. The projection is thus in function of the support surface 5.

Na obr. 3 je uvedený príklad konkrétneho zapojenia domovej zásuvky 13 s namontovanou varistorovou prepäťovou ochranou s kompaktný tepelným odpojovačom, kde opornú plochu 5 tvorí časť telesa tejto domovej zásuvky 13.In FIG. 3 shows an example of a particular wiring of a home socket 13 with a Varistor Surge Protector mounted with a compact thermal disconnector, where the abutment surface 5 forms part of the body of the home socket 13.

Priemyslová využiteľnosťIndustrial usability

Varistorová prepäťová ochrana podľa predkladaného technického riešenia je využiteľná na ochranu elektrických a elektronických zariadení pripojovaných k rozvodom nízkeho napätia pred účinkami pulzného prepätia. Konštrukcia varistorovej prepäťovej ochrany umožňuje ľahkú inštalácii k domovým zásuvkám a iným prístrojom a tiež na doskách plošných spojov vstupných obvodov elektronických prístrojov za účelom ich ochrany pred pulzným prepätím.The varistor overvoltage protection according to the present invention is useful for protecting electrical and electronic devices connected to low voltage distribution lines against the effects of pulse overvoltage. The design of the varistor overvoltage protection allows easy installation to house sockets and other devices, as well as printed circuit boards of electronic device input circuits to protect them from pulse overvoltage.

Claims

PROTECTION REQUIREMENTS

Varistor overvoltage protection with a compact thermal disconnector, characterized in that it consists of a varistor (1) inserted in the space delimited by the walls of the contact plate (4) shaped in the horizontal U shape, the varistor (1) abutting on at least one side wall at the same time, a space for insertion of a pre-tensioned compression spring (6) is provided in the bend of the contact plate (4), which bears on one end on an insulating pad forming the support surface (5) and in contact with the lower end an end of an insulating material rod (7), which freely abuts the underside of an interconnecting metal strip (9), which is electrically conductively connected by a printed circuit board (10) forming one pole of the power supply, the other end (8) of interconnecting metal The strip (9) is a low-melting solder electrically conductive and thermally bonded to the outer surface of the contact shoulder hu (4), to which is simultaneously connected electrically conductively one outlet (2.1) of the varistor (1) and at the same time the other outlet (2.2) of the varistor (1) electrically conductively connected to the printed circuit board (10) forming the second pole of the power supply.

Varistor overvoltage protection with a compact thermal disconnector according to claim 1, characterized in that the printed circuit board (10) is mechanically connected to the contact plate (4) by means of a bracket (12) which is connected to the printed circuit board (10).

Varistor overvoltage protection with a compact thermal disconnector according to claim 1 or 2, characterized in that the interconnecting metal strip (9) is L-shaped.

Varistor surge arrester according to claim 1 and any one of claims 2 to 3, characterized in that the connecting metal strip (9) is formed from a stranded wire whose ends are terminated by a fixed part.

Varistor surge arrester according to claim 1 and any one of claims 2 to 3, characterized in that the interconnecting metal strip (9) is made of a resiliently hard metal.

Varistor surge arrester according to claim 1 and any one of claims 2 to 3, characterized in that the interconnecting metal strip (9) is formed by a bimetallic strip or a shape memory metal alloy.

Varistor surge arrester according to claim 1 and any one of claims 2 to 6, characterized in that the support surface (5) for abutting the compression spring (6) is formed by a protrusion (11) formed on the contact shaped sheet (4).

Varistor surge voltage arrester according to claim 1 and any one of claims 2 to 6, characterized in that the support surface (5) is formed by the insulating material of the part of the housing of the household socket (13).